提高煤层气采收率的方法和技术进展

张吉祥(贵州省煤田地质局一四二队， 贵州 贵阳 550000)

提高煤层气采收率的方法和技术进展

张吉祥(贵州省煤田地质局一四二队， 贵州 贵阳 550000)

煤层气资源评价和勘探工作的最终结果是查明煤层气资源量，煤层气资源量的多少和分布情况，能够作为编制勘探计划、开发计划、能源调度以及投资决策的最重要参考因素之一。工程技术研究人员、决策者以及相关主管部门都非常看重煤层气资源地质储量以及资源的经济开采量，因此如何更好的提高煤层气的采收率才是我们应该研究的重点。

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我国拥有非常丰富的煤层气资源，煤层气不但是一种有巨大储量的绿色资源而且还是接替资源，同时煤矿灾害中发生的主要原因就是煤层气，也是导致大气污染和温室效应的重要源头，因此，开发和利用煤层气不但可以将我们对资源的选择种类增多，还能从本质上解决煤矿生产的安全性问题，同时还能减少污染环境的现象。

1 影响我国煤层气采收率的因素分析

(1)煤层储层条件的限制 煤层气采收率的影响因素主要是煤层储层的条件，包含渗透率、储层压力和含气饱和度等等，我国的煤层呈现的大多是低渗透率，极有可能出现煤层气产量过早衰减的情况，从而导致的结果就是停止开发，致使煤层气采收率直线降低的情形。水和气体从煤层裂缝流向井筒的动力是储层压力，含气饱和度主要是各种不同条件包含温度、压力等的产生综合作用的结果，直接对煤层气的解吸量进行作用，相同的废气压力前提下，压力比较高的饱和煤层要比压力比较低的饱和煤层解吸量大。

(2)煤层气开发技术的制约 导致煤层气采收率低的开发技术条件包含布置井网不合理、钻完井技术不成熟、排采工作技术以及增产的技术手段落后等。井网布置的不同方法、井间干扰、废气压力直接对煤层气的采收率带来了影响，总体来讲，井距离越小，那么总产量就会高，那么出现井废弃情况的概率就会变小，同时采收率得到提高。钻完井技术主要是利用破裂储层、加大泄流面积以及增加储层渗透率等对采收率进行的。当前的一些新型钻完井技术在降低钻井成本的同时，也大幅度降低了井液伤害煤储层的概率、加大了泄流面积，对煤层气采收率影响非常大。然而，工作制度的不合理、压裂技术选择不当、操作人员技能低下可能导致煤层气井经济性生产的提前结束，不能切实有效的产出气体，直接影响煤层气的整体采收率。

(3)经济因素对采收率的影响 煤层气采收率的影响因素包含经济因素，经济因素主要包含不同的投资成本、费用和操作成本以及气价。前面的成本、费用和操作成本都是呈现了反相关的影响，可是气价是从正面来直接影响了煤层气的最后的采收率，利用敏感性的分析，发现投资成本对煤层气开发的影响程度处于次要地位，可是操作的成本费用以及技术处理时水的成本反而对煤层气开发的影响程度很大。

2 提高煤层气采收率的方法和技术

(1)注热开采煤层气技术 注热开采煤层气技术主要依靠水蒸气注入到煤层中，达到煤层增产的目标，在实际的开采流程中。实践表明，要将煤层进行压裂改造之后，才可以往煤层中注入热量，才能更好的提高煤层气的产出量。

(2)注二氧化碳提高煤层气采收率 通过煤层气分子的运动特征以及吸附解吸附的特点可以了解，煤层气生产最便捷的方式之一就是排水降压，可是实际运用效果并不是很好。排采流程中，降低储层压力让储层中的流体丢失了井筒中力的水平，可是一旦储层水饱和之后，大量水促使甲烷的产出时间严重落后。然而通过注入二氧化碳气体到煤层中可以更好的解决这些问题，提高煤层气的采收率。

提高煤层气采收率的技术中使用注二氧化碳的形式机制是：向煤层中注入二氧化碳来提升煤层的渗透性，使甲烷的吸附和解吸以及扩散达到更高的效率，通过将气体注入到煤层中增加了煤层总体的割理压力，部分降低了割理中甲烷的分压，从而更好的提高解吸速度和扩散速度，二氧化碳的分子结构特性直接决定了二氧化碳分子对煤基质的吸附作用大于甲烷分子，二者对煤基质的吸附存在竞争作用，通过这种竞争吸附置换作用，将更多的甲烷从煤基质中解吸出来。

(3)声震法提高煤层气采收率技术 提高煤层气采收率的技术还有声震方法。主要是依靠两个方面来实现的，第一，煤层微孔中解吸扩散作用的增强是通过声波震动进行的，第二，煤层间隙渗流特性的改善是通过声音震动进行的。

(4)多分支水平井钻井技术 多分支水平井钻井是一种全新的煤层气钻井技术，所谓的多分支水平井主要是在一个主要的水平井眼两旁侧钻多个分支井眼来作为泄气的渠道，同时为了更好的满足排水降压采气流程中采气的需要，在距离主水平井井口的200m左右钻一个直井，同时连通主水平井眼，使用这个井眼来进行排水降压采气工作。

(5)水力压裂技术 提高煤层气采收率的重要技术手段还有水力压裂技术，煤层水力压裂能更好的创造出非常多同时比较发达的裂缝网络，从而实现排水降压的效果，同时在降低井筒周围压力的同时增大了储层压力，因为受到了煤层降压的作用，甲烷气体解吸表面面积提高，保证了气体可以长久的泄放，实际数据表明，此时产量和压裂之前相比较，增加了5到20倍。

总而言之，为了更好的提高煤层气采收率，提高低透气性煤层的产气量，重点要使用注气、注水、压裂、钻井以及这些方法的综合运用来提高煤层气采收率，对产气的效率来讲，未来最有希望的煤就是烟煤或者更高级的煤炭。我国作为一个富含煤层气的国家，煤田中无烟煤占据了非常大的比例，怎样开发煤层气的无烟煤区域，是需要深入研究探讨的另一个问题。

[1]刘盈,白兴家.火烧煤层提高强水敏储层煤层气采收率初探[J].煤矿安全,2016,10:180-183.

[2]白优.提高煤层气采收率方法研究[J].石化技术,2016,03:130.